Funktion und Funktionsweise – oder wie funktioniert ein Computer

Technologisch interessiert mich nur die Funktionsweise eines Systems, die Funktion ist lediglich Ausdruck der Funktionsweise, aber die Funktionsweise ist beschreibe ich immer in einem funktionalen Zusammenhang. Ich will das anhand des Computers erläutern.

Ich könnte die Frage, wie ein Computer funktioniert, direkt angehen. Ich könnte voraussetzen, was ein Computer ist und beispielsweise seine elektronischen Bauteile erläutern, oder erklären, wie er mit bits und bytes rechnet. Wenn ich mit der Frage “wie funktionier ein Computer” google, kriege ich beliebig viele solche Antworten. Ich könnte aber auch zuerst die Frage selbst etwas anschauen, also einen kleinen Umweg machen und mir überlegen, wie ich der Frage gerecht werden könnte. Ich könnte dabei nach dem Sinn der Frage fragen, etwa wer sie wann warum oder wozu stellen könnte. Ich könnte nach Voraussetzungen der Frage fragen, mich also fragen, was in der Beantwortung der Frage vorausgegesetzt bleiben und was erläutert werden soll. Ich könnte davon ausgehen, dass klar ist, was ein Computer ist, und dass nur nach dessen Funktionsweise gefragt wird. Ich will die Frage aber operativ verstehen, also so, dass durch die Beschreibung der Funktionsweise erst geklärt werden soll, was als Computer bezeichnet wird. Es geht mir also nicht darum, zu definieren, was ein Computer ist, sondern darum, die zu erläuternde Funktionsweise an eine bestimmte Funktion des Computers zu binden.

Diese von mir gewählte Funktion des Computers bestimme ich operativ ohne mich vom Ausdruck “Rechner” (oder to compute) irreführen zu lassen. Ich beobachte, was ich mit dem Computer mache, wie ich ihn verwende. Ich rechne ganz selten mit dem Computer und selbst dann schaue ich vor allem auf den Bildschirm, wo Zeichen oder Bilder erscheinen. Wenn ich den Computer benutze, geht es mir darum, auf dem Bildschirm Darstellungen zu hervorzubringen, die ich brauchen kann. Ich klicke beispielsweise auf das Icon der Textverarbeitung, damit die Textverarbeitung am Bildschirm erscheint, oder ich tippe einen Text auf der Tastatur, damit der Text am Bildschirm erscheint. Ich frage mich also, wie ich mit dem Computer bestimmte Darstellungen herstellen kann.

Ich will die Inversion nochmals hervorheben, in welcher der Computer konventionellerweise gesehen wird. Üblicherweise erscheint die Funktion des Computers als irgendeine Art des Rechnens – schliesslich heisst der Computer ja so. Dabei wird der Bildschirm lediglich als Peripheriegerät gesehen, das Ergebnisse, die zuvor errechnet wurden, noch anzeigt. Wenn ich mit dieser Vorstellung erklären will, wie ein Computer funktioniert, muss ich erklären, wie der Computer rechnet. Wenn ich dagegen die hier vorgeschlagene, dazu inverse Vorstellung verwende, muss ich erklären, wie die jeweiligen Bildschirmanzeigen zustande kommen. Je nachdem, wie ich den Computer sehe, verschiebt sich die Fragestellung, obwohl der Computer, dessen Funktionsweise ich erkläre, natürlich derselbe bleibt. Meine Erklärung ist also nicht direkt an den Computer gebunden, sondern an eine Sichtweisen auf das, was gemeinhin als Computer bezeichnet wird.

Ich erkläre die Funktion, die ein Computer erfüllt, mit einem Mechanismus, aber nicht, weil ein Computer ein Mechanismus ist, sondern weil ich Erklärungen generell als Beschreibungen von Mechanismen betrachte, mit welchen ein zu erklärendes Phänomen erzeugt werden kann. Wenn ich beispielsweise erkläre, wie ich meine Körpertemperatur konstant halte, beschreibe ich einen Mechanismus, obwohl ich keine Maschine bin. Und wenn ich erklären will, wie ein bestimmter Bildschirminhalt hervorgebracht werden kann, beschreibe ich einen Mechanismus, mit welchem diese Funktion realisierbar ist. Diese erklärenden Mechanismen bezeichne ich als System. Ein konkreter Computer kann anders konstruiert sein – es gibt ja auch sehr verschiedenene Computer -, in einer Erklärung beschreibe ich ein bestimmte Möglichkeit. Ich erkläre also einen bestimmten Computer und kann auch deshalb nicht so tun, als ob der Computer unabhängig von meiner Erklärung definiert wäre. Die Erklärung eines Computers erklärt immer auch, was für ein Computer erklärt wird.

Den Mechanimus, den ich für die Erklärung verwende, bezeichne ich als Automaten, dessen In- und Output-Zustände ich als Symbole deute. Als Automaten bezeichne ich das System, weil es bestimmte Dinge quasi automatisch macht. Solch automatische Systeme erkläre ich damit, dass sie einen Prozessor enthalten, der der Steuerung des Systemes dient. Beim Computer wird die Anzeige auf dem Bildschirm gesteuert, so dass ich die erwartete Anzeige – sei dies nun ein Bild, ein Computerspiel oder ein Rechnungsresultat – erkennen kann. Meiner Erläuterung der Funktionsweise des Computers beginne ich also mit einer funktionalen Bestimmung. Ich frage mich, wie es möglich ist, dass der Bildschirm zeigt, was er zeigen soll. Ich beginne mit dem funktional primärgesetzten Energiekreis, welcher den Bildschirm zu leuchten bringt und führe schrittweise relativ sekundäre Energiekreise ein, die den primären Energiekreis so steuern, dass die gewünschte Darstellung am Bildschirm erscheint.

Differenztheoretisch ist ein Computer die Differenz zwischen einem sich selbst steuernden Automaten und einem Automanten, der seinen Benutzer steuert. Als Computer bezeichne ich programmierbare Automaten mit Ein- und Ausgabegeräten wie Tastatur und Bildschirm, die ich als Symbolträger deute. Die inverse Funktion des Computers ist, einen Benutzer zu “steuern”, ihn mittels erwartbaren Ausgaben zu bestimmten Eingaben zu veranlassen. Als Computer bezeichne ich mithin funktional einen Automaten zur Symbolproduktion. Den Steuerungsteil des Computers bezeichne ich als Prozessor, er wird durch Eingabegeräte gesteuert und steuert Ausgabegeräte. In anderen – generelleren – Automaten, die keine symbolische Funktion, sondern eine Werkzeug-Funktion erfüllen, werden Prozessoren funktional anders verwendet, in der Heizung etwa wird mittels Prozessoren keine Symbolanzeige, sondern die Temperatur gesteuert.

Ein typischer Computer besteht aus einem Prozessorgerät und Peripheriegeräten wie Hard-Disk und Bildschirm. Sowohl der Prozessor wie die Peripheriegeräte können ihrerseits mehrere Prozessoren enthalten. Ein (ums Jahr 2012) typischer Computer ist der PC, er verfügt über eine Auswahl folgender Komponenten (aber mindestens über ein Eingabe und ein Ausgabegerät und einen vermittelnden Prozesor): Monitor, Prozessor, Stromversorgung, Optisches Laufwerk, Festplatte, Tastatur, Maus, Printer, Scanner, Stick für Spiele usw. Den Ausdruck Computer verwende ich in diesem Sinne also für eine Geräte-Menge als ein Gerät, während umgangssprachlich oft von Computern die Rede ist, wo nur Prozessoren gemeint sind. In meiner Waschmaschine etwa steuert ein Prozessor einerseits den Waschprozess, andererseits aber auch einen kleinen Bildschirm, der anzeigt, was in der Maschine gerade läuft. Funktional geht es natürlich um die Steuerung der Maschine, aber man kann in dieser Konfiguration auch einen (sekundären) Computer sehen, mit Eingabe, Prozessor und Ausgabe.

Nachtrag (aufgrund der Kommentare):

Die kybernetische Funktion ist eine Funktion der Funktionsweise. Die Funktionsweise reflektiert den Mechanismus und gibt dem so bestimmten Mechanismus die Funktion. Ich schreiben dazu einen Artikel